專利名稱：一種適合大曲率曲面的激光打標機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械加工技術領域，尤其涉及一種適合大曲率曲面的激光打標機。
背景技術：
目前，激光打標機廣泛應用于首飾表面雕刻和模具型腔雕刻等領域。現(xiàn)有的激光打標機主要采用振鏡及其控制系統(tǒng)來驅(qū)動光束沿設定路徑移動，最終完成雕刻。然而，現(xiàn)有的激光打標機存在如下的一些技術問題未能有效解決:1.對大曲率表面無法實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的打標；2.雕刻幅面尺寸受限；3.雕刻深度波動嚴重；4.設備制造成本偏高；5.設備的使用壽命偏低。針對上述問題，本領域的技術人員也進行了大量的有益探索，提出了不少的技術方案。例如:專利號為92200956的中國實用新型專利公開了一種“微機控制高速激光打標機”，專利號為200420111479的中國實用新型專利公開了一種“多維度激光打標機”;專利號為200820088743的中國實用新型專利公開了 “一種激光打標機”；專利號為201020641119的中國實用新型專利公開了一種“用于戒指打標的可調(diào)旋轉激光打標機”等。但是，現(xiàn)有技術所公開的激光打標機，仍然未能有效解決針對大曲率曲面進行激光打標時存在的打標過程不連續(xù)、幅面尺寸小、雕刻精度低、設備成本高和使用壽命短等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種適合大曲率曲面的激光打標機，該激光打標機能解決現(xiàn)有振鏡式激光打標機的不能對大曲率表面連續(xù)打標、雕刻幅面受限、雕刻深度波動、制造成本偏高、使用壽命偏低等問題。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種適合大曲率曲面的激光打標機，包括設置于控制柜上的工控機，通過控制總線與上述控制柜和工控機連接的激光器和X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺，所述X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺由通用數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動。優(yōu)選的技術方案是所述X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺包括Z軸工作臺、以及與所述Z軸工作臺垂直且層疊設置的X軸工作臺和Y軸工作臺。所述X、Y、Z三個工作臺分別設置有X軸驅(qū)動電機、Y軸驅(qū)動電機、以及X軸驅(qū)動電機。所述Z軸工作臺還設置有Z軸可拆卸手柄。所述X或Y軸工作臺包括導軌、以及設置于所述底座上的工作臺底座和絲桿。所述Z軸工作臺包括設置有蝸輪的絲桿、以及與所述蝸輪嚙合的蝸桿。所述蝸桿的一端連接有Z軸驅(qū)動電機、另一端連接有Z軸可拆卸手柄。更進一步優(yōu)選的技術方案是所述控制總線包括電源線、信號線以及控制線。所述激光器垂直發(fā)射到所述工作臺上。本實用新型由于采用通用三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，因此具有以下的有益效果:1、能實現(xiàn)承印材料表面與激光固定焦點在X、Y、Z三個軸向上連續(xù)的相對移動，因此不會因為曲面高度波動而偏離激光焦點導致的打標失敗，因而能對大曲率表面實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的打標；2、可以較方便的將三軸聯(lián)動擴展為四軸聯(lián)動，對回轉體表面進行打標時，擴展性好；3、因未通過振鏡改變激光束的軸向，激光束始終保持在豎直方向，因而在雕刻過程中可以使焦點與承印材料表面時刻保持重合，雕刻功率恒定，最終保證雕刻精度；4、可以根據(jù)實際應用的場合、產(chǎn)品市場細分策略等因素對工作臺的尺寸及行程在較大范圍內(nèi)進行調(diào)整，從而獲得較大的雕刻幅面；5、采用通用數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動工作臺代替振鏡，通用性更強，價格大幅度降低；
6、對環(huán)境的適應性強，不容易受灰塵、電壓波動、環(huán)境濕度等因素的影響，設備故障率低、使用壽命長。

圖1是本實用新型一種適合大曲率曲面的激光打標機的整體結構示意圖；圖2是圖1所示工作臺在X/Y軸方向的驅(qū)動機構示意圖；圖3是圖1所示工作臺在Z軸方向的驅(qū)動機構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型是一種適合大曲率曲面的激光打標機，包括:設置于控制柜I上的工控機2，通過控制總線3與上述控制柜I和工控機2連接的激光器4和X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺5，上述工作臺5由通用三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動工作。其中，激光器4、工作臺5分別通過控制總線3和控制柜1、工控機2相連接。上述控制總線3包括:電源線、信號線、以及控制線等。上述的X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺5包括:Χ軸驅(qū)動電機51、Υ軸驅(qū)動電機52、Ζ軸驅(qū)動電機53、以及Z軸可拆卸手柄54。與驅(qū)動電機相匹配，工作臺5在每個軸向都包括分工作臺，包括:Χ軸向工作臺501、Y軸向工作臺502、Z軸向工作臺503。本實用新型在工作狀態(tài)下，通過控制柜I對激光器4的激光功率等基本參數(shù)進行設定之后，激光器4便產(chǎn)生一定功率的參數(shù)，激光束通過擴束鏡擴束后，再經(jīng)反光鏡反射，呈豎直方向發(fā)射到工作臺5上，其焦點在X、Y、Z三個軸向的坐標均保持不變。通過MasterCAM, UG等軟件對打標圖案進行路徑編程，經(jīng)過G代碼轉換之后，工控機2在通用控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動工作臺5的在Χ、Υ、Ζ三軸軸向進行聯(lián)動，從而實現(xiàn)工作臺5與激光束之間相對位置的移動，最終實現(xiàn)在大曲率曲面上對各種圖案的雕刻。圖2是圖1所示的工作臺5在Χ、Υ軸向的驅(qū)動機構示意圖，如圖2所示，工作臺5在X、Y軸向的移動是通過絲桿機構來實現(xiàn)的。由于X軸向和Y軸向工作臺垂直層疊布置，圖2僅對X軸向進行描述。X軸驅(qū)動電機510帶動X軸絲桿511高速旋轉，進而驅(qū)動X軸向工作臺底座501在X軸導軌512上精確移動，絲桿511的旋轉方向決定了工作臺的移動方向，絲桿511的旋轉速度決定了 X軸向工作臺501底座的移動速度。Y軸向工作臺的工作情況與X軸向一致。圖3是圖1所示的工作臺5在Z軸方向的驅(qū)動機構示意圖，如圖3所示，工作臺5在Z軸向的移動放棄采取簡單的絲桿驅(qū)動的方式，而是通過蝸輪蝸桿機構來實現(xiàn)。圖3中，Z軸驅(qū)動電機53帶動Z軸蝸桿531高速旋轉，進而驅(qū)動Z軸蝸輪532以一定比例的轉速低速轉動，進而通過Z軸絲桿533帶動Z軸向工作臺503實現(xiàn)Z軸方向的移動。此外，Z軸方向還配備可拆卸手柄54，方便在離線打標或者裝夾復雜工件時進行手動微調(diào)，而在數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動打標時，可將其拆卸下來以確保安全。本實用新型不再通過振鏡及其控制系統(tǒng)來驅(qū)動激光的移動路徑，而是通過通用三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動工作臺移動來遍歷三維雕刻路徑，避免振鏡使激光束偏離豎直方向而導致的激光束焦點偏離承印材料表面。三軸聯(lián)動工作臺在X、Y軸向的移動采用絲桿機構來驅(qū)動，具有移動速度快的特點；三軸聯(lián)動工作臺在Z軸向的移動采用蝸輪蝸桿機構來驅(qū)動，具有控制精確、反向自鎖等特點。因激光焦點范圍較窄，Z軸的位置波動會顯著影響到打標的效果和效率，因此采用蝸輪蝸桿機構進行驅(qū)動，能大幅度提高Z軸向的控制精度，提高打標質(zhì)量。最后需要說明的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，而不是對本實用新型技術方案的限定，任何對本實用新型技術特征所做的等同替換或相應改進，仍在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種適合大曲率曲面的激光打標機，包括設置于控制柜上的工控機，通過控制總線與上述控制柜和工控機連接的激光器和X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺，其特征在于，所述X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺由通用數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動。
2.如權利要求1所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺包括Z軸工作臺、以及與所述Z軸工作臺垂直且層疊設置的X軸工作臺和Y軸工作臺。
3.如權利要求2所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述X、Y、Z三個工作臺分別設置有X軸驅(qū)動電機、Y軸驅(qū)動電機、以及X軸驅(qū)動電機。
4.如權利要求2所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述Z軸工作臺還設置有Z軸可拆卸手柄。
5.如權利要求2所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述X或Y軸工作臺包括導軌、以及設置于底座上的工作臺底座和絲桿。
6.如權利要求2所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述Z軸工作臺包括設置有蝸輪的絲桿、以及與所述蝸輪嚙合的蝸桿。
7.如權利要求6所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述蝸桿的一端連接有Z軸驅(qū)動電機、另一端連接有Z軸可拆卸手柄。
8.如權利要求1所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述控制總線包括電源線、信號線以及控制線。
9.如權利要求1所述的一種適合大曲率曲面的激光打標機，其特征在于，所述激光器垂直發(fā)射到所述工作臺上。
專利摘要本實用新型公開了一種適合大曲率曲面的激光打標機，包括設置于控制柜上的工控機，通過控制總線與上述控制柜和工控機連接的激光器和X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺，所述X、Y、Z三軸聯(lián)動工作臺由通用數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動。本實用新型的激光打標機能解決現(xiàn)有振鏡式激光打標機的不能對大曲率表面連續(xù)打標、雕刻幅面受限、雕刻深度波動、制造成本偏高、使用壽命偏低等問題。
文檔編號B44B1/00GK203063476SQ20122063751
公開日2013年7月17日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者馬春宇, 王昶, 袁軍平, 吳海超, 薄海瑞, 陳德東 申請人:廣州番禺職業(yè)技術學院